Luftburen övervakning av vattenkvalitet i otillgängliga områden (AMORE)

IPCC pekar ut alpina regioner över hela världen som hotspots för klimatförändringar (IPCC, 2018: Global Warming of 1,5°C). Den snabba expansionen och diversifieringen av sommarturismen i Skandinaviska fjällen utövar ytterligare hårt tryck på dessa jungfruliga och känsliga ekosystem. Därför finns det ett akut behov av förbättrad övervakning av vattenkvaliteten i sådana områden för att kunna skydda ekosystemen såväl som ursprungsbefolkningens rättigheter, människors och djurs hälsa och för att ge beslutsstöd i vattenförvaltningen.

I detta projekt, AMORE, kommer vi att utforska användningen av UAV:er för att upprätta program för övervakning av vattenkvalitet i norra Sveriges fjällområden. I vår nuvarande forskning har vi visat att vattenkemiska parametrar som färg och CODMn under vissa omständigheter kan fungera som proxy för den fekala indikatororganismen E.coli. I AMORE kommer vi att ytterligare undersöka om sådana korrelationer kan användas för att etablera system för tidig varning för utbrott av fekal förorening genom fjärrstyrd, luftbaserad övervakning av vattnets fysikaliska och kemiska egenskaper. För att besvara de vetenskapliga frågeställningarna har vi delat in projektet i fyra arbetspaket (WP1-WP4), där varje WP kommer att rikta in sig på en specifik forskningsfråga.

I WP1 kommer vi att utföra fält-test av olika multispektrala kameror som bärs av UAV. Aktuell forskning indikerar att fjärrmätningar av vattenkvalitet med UAV:er är möjliga men också att exakt bestämning av färg, löst organiskt material och suspenderat material kan vara en utmaning. Vi vill särskilt undersöka de alternativ och utmaningar som är förknippade med övervakning av klara och oligotrofa flodvatten. Så vitt vi vet har mycket få försök gjorts att övervaka vattenkvaliteten i fjällvattendrag genom sådan fjärrövervakning. Även möjligheten att använda UAV:er för vattenprovtagning kommer att undersökas.

I WP2 kommer vi att kombinera UAV-fjärrövervakning med parallell vattenprovtagning under en tillräckligt lång period för att vi ska kunna fånga dynamiken i både vattenkemi och mikrobiologi under olika flödesbetingelser såsom hög- och lågflöde samt övergångar däremellan.

I WP3 kommer vi att göra en validering av de luftbaserade mätningarna genom omfattande och samtidiga luft- och vattenmätningar av vattenkemi och fysik samt frekventa bakterieprovtagningar. Valideringen kommer att ge viktig information om tillförlitligheten av drönar-baserade prognoser för utbrott av fekala indikatororganismer i vattendragen.

I WP4 kommer vi att pröva PCR-teknik på plats för att utforska möjligheterna med en fältmetod för E. coli kvantifiering som potentiellt kan ersätta tidskrävande laboratorieanalyser. Drönaren kommer att användas för att snabbt och på exakta provtagningsplatser samla in vattenprover för PCR-mätning i fält. Detta kan vara ett alternativt och/eller kompletterande verktyg som kan användas i ett system för tidig varning för utbrott av patogena organismer.